CN113303068A - 一种双模双控水肥一体化配比控制系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双模双控水肥一体化配比控制系统及其方法，包括控制模块、信息采集模块、执行模块、通讯模块、控制方式切换开关以及控制终端，所述信息采集模块、所述控制方式切换开关、所述执行模块以及通讯模块均与所述控制模块相连接，所述执行模块与施肥泵和供水泵相连接，所述通讯模块与所述控制终端相通讯。通过采用上述系统的控制方法不仅可以实现水肥的比例和参数配比两种配比模式的自由切换，而且可以实现云平台控制终端和现场两种控制方式，采用双模式的控制方式大大增加了系统的普适性，不但能够满足具备一定理论知识的农业科技工作者和科研人员的需求，也便于普通农户利用现有经验进行自动化的水肥配比。
Description
技术领域
本发明涉及农业灌溉技术领域，尤其是涉及一种双模双控水肥一体化配比控制系统及其方法。
背景技术
水和肥是影响作物生长的两个重要的环境因素，水肥一体化技术就是将水和肥料按确定的比例进行混合，配置为水肥一体化营养液进行灌溉的技术。通过对水和肥配比的精准控制，可以保证水和肥精确供应，达到提高资源利用率，减少环境污染的效果。
目前，灌溉中肥料的施用方式主要有两种：传统的灌溉施肥方式和水肥一体化方式。传统的灌溉施肥方式通常采用沟渠灌或利用管道进行管道输水灌溉，肥料的施用方式为随水冲施而不是按比例精准混合。这种方式缺乏精确调控手段，肥水比例不固定，导致肥料的利用率不高。水肥一体化方式是将水和肥定量定比例进行均匀混合，实时精准配比，这样能够保证作物吸收水分的同时吸收营养液中的养分；而且还能够根据作物不同生长阶段的养分需求并结合土壤情况，进行营养液配方的精准调控。因此，水肥一体化方式具有良好的应用前景。
当前大多数水肥一体化配比系统是以电导率值(EC值)和酸碱度值(pH值)为主要参考指标来调节营养液的配比，利用EC值和pH值作为营养液的配比控制指标，需要专业的农业生产管理人员调整不同的EC值和pH值，并能够根据具体的需求调整水肥的配比。但是现有的农业生产管理人员缺乏相关知识储备，一般按照水和肥的混合比例而不是EC值和pH值进行水肥的配比。使得现有的水肥一体化系统不适用广泛推广，且需要更为专业的管理人员。因此，发明一种具有普遍适用性的，精准的水肥一体化配比控制系统非常必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种双模双控水肥一体化配比控制系统及其方法，可以实现比例配比和参数配比两种控制模式进出切换，不仅仅满足专业的管理人员的需求，同样也适用于普通农户利用现有经验进行自动化的水肥配比，提高适应性。
为实现上述目的，本发明提供了一种双模双控水肥一体化配比控制系统，包括控制模块、信息采集模块、执行模块、通讯模块、控制方式切换开关以及控制终端，
所述信息采集模块、所述控制方式切换开关、所述执行模块以及通讯模块均与所述控制模块相连接，所述信息采集模块包括第一数据采集子模块和第二数据采集子模块，所述第一数据采集子模块包括用于监测系统出水口营养液电导率和酸碱度的电导率传感器和酸碱度传感器，第二数据采集子模块包括用于监测供水管道和施肥管道的水压和水流量的压力传感器和流量传感器；
所述执行模块为电机驱动模块，所述电机驱动模块与施肥泵和供水泵相连接，所述通讯模块与所述控制终端相通讯。
优选的，所述控制终端包括搭载有APP的移动终端和云平台控制终端，移动终端和云平台控制终端均与所述通讯模块相通讯，移动终端和云平台控制终端均用于监控系统运行状态、控制方式的切换以及配比模块的切换。
优选的，所述通讯模块为无线通讯模块，所述无线通讯模块为WIFI通讯模块。
一种基于上述一种双模双控水肥一体化配比控制系统的控制方法，具体步骤如下：
步骤S1：确定控制方式，控制模块判断控制方式，并根据控制方式设定无线通讯模块的工作模式；
步骤S2：通过移动终端设定控制模式，根据控制模式控制启动水泵和施肥泵。
进一步的，通过控制方式开关的状态判定控制方式，且控制方式包括现场控制方式和远程控制方式，
若为现场控制方式将无线通讯模块设定为服务器模式，无线通讯模块与移动终端相通讯，通过移动终端选择控制模式；
若为远程控制方式将无线通讯模块设定为客户端模式，无线通讯模块与云平台控制终端相通讯，用户通过移动终端选择控制模式。
进一步的，所述控制模式包括比例控制模式和参数控制模式，
当为比例控制模式时，根据移动终端设定的水肥比例确定施肥泵的转速，启动水泵和施肥泵进行营养液的配比；
当为参数控制模式时，根据移动终端设定的电导率值和酸碱值确定施肥泵的转速，启动水泵和施肥泵进行营养液的配比。
因此，本发明采用上述一种双模双控水肥一体化配比控制系统及其方法，不仅可以实现水肥的比例和参数配比两种配比模式的自由切换，而且可以实现云平台控制终端和现场两种控制方式，采用双模式的控制方式大大增加了系统的普适性，不但能够满足具备一定理论知识的农业科技工作者和科研人员的需求，也便于普通农户利用现有经验进行自动化的水肥配比。同时可以实现远程控制和现场直连控制，用户可以根据实际情况来进行选择，极大地提高了该系统的实际使用能力。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种双模双控水肥一体化配比控制系统的结构示意图；
图2为本发明一种双模双控水肥一体化配比控制方法的流程图。
附图标记
具体实施方式
实施例
图1为本发明一种双模双控水肥一体化配比控制系统的结构示意图，如图所示，一种双模双控水肥一体化配比控制系统，包括控制模块、信息采集模块、执行模块、通讯模块、控制方式切换开关以及控制终端。信息采集模块、控制方式切换开关、执行模块以及通讯模块均与控制模块相连接，控制模块采用stm32单片机，负责采集传感器数据，对传感器数据进行分析和处理，并发送控制指令，控制施肥泵的转速。
信息采集模块包括第一数据采集子模块和第二数据采集子模块，第一数据采集子模块包括用于监测系统出水口营养液电导率和酸碱度的电导率传感器和酸碱度传感器，第二数据采集子模块包括用于监测供水管道和施肥管道的水压和水流量的压力传感器和流量传感器。
执行模块为电机驱动模块，电机驱动模块与施肥泵和供水泵相连接，用于控制施肥泵的运行转速，电机驱动模块可以控制1台水泵和若干台施肥泵(根据实际需要添加)，水泵控制灌溉水的启停，施肥泵从肥料罐中抽取肥料，并能够通过控制施肥泵的转速改变肥料的抽取量，从而实现水肥的混合比例。开启水泵和施肥泵，利用PID算法调节施肥泵的电压，并通过电压变化控制施肥泵的转速，使营养液达到规定的配比要求。
控制方式切换开关用于切换系统工作在现场控制方式还是远程控制方式。通讯模块与控制终端相通讯，通讯模块为无线通讯模块，无线通讯模块为WIFI通讯模块，无线传输模块负责将采集到的数据通过WIFI进行传输，既可以与云平台控制终端相通讯，也可以直接与现场工作人员的移动终端(手机)相通讯，实现两种控制方式。云平台控制终端和现场工作人员的移动终端均具有监控功能、查询功能以及控制功能。
监测功能：可以实时监测水肥信息(包括水的流量和压力，施肥泵的流量，当前水肥比例，设定水肥比例，当前EC和pH值以及设定EC值和pH值)，设备状态(各施肥泵是否正常工作)，灌溉时长。
控制功能：主要用于控制方式的选择以及相关参数的设定，实现水肥配比模式方式，包括设定水和肥的比例，以及设定EC值和pH值。
数据查询功能：可以查询水肥信息和灌溉时长的历史记录。
控制终端包括搭载有APP的移动终端和云平台控制终端，移动终端和云平台控制终端均与通讯模块相通讯，移动终端和云平台控制终端均用于监控系统运行状态、控制方式的切换以及配比模块的切换。
一种基于上述一种双模双控水肥一体化配比控制系统的控制方法，具体步骤如下：
步骤S1：确定控制方式，控制模块判断控制方式，通过控制方式开关的状态判定控制方式，且控制方式包括现场控制方式和远程控制方式，并根据控制方式设定无线通讯模块的工作模式，若为现场控制方式将无线通讯模块设定为服务器模式，无线通讯模块与移动终端相通讯，通过移动终端选择控制模式；
若为远程控制方式将无线通讯模块设定为客户端模式，无线通讯模块与云平台控制终端相通讯，用户通过移动终端选择控制模式。
步骤S2：通过移动终端设定控制模式，根据控制模式控制启动施肥泵。控制模式包括比例控制模式和参数控制模式，
当为比例控制模式时，根据移动终端设定的水肥比例确定施肥泵的转速，启动水泵和施肥泵进行营养液的配比；
当为参数控制模式时，根据移动终端设定的电导率值和酸碱值确定施肥泵的转速，启动水泵和施肥泵进行营养液的配比。
因此，本发明采用上述一种双模双控水肥一体化配比控制系统及其方法，不仅可以实现水肥的比例和参数配比两种配比模式的自由切换，而且可以实现云平台控制终端和现场两种控制方式，采用双模式的控制方式大大增加了系统的普适性，不但能够满足具备一定理论知识的农业科技工作者和科研人员的需求，也便于普通农户利用现有经验进行自动化的水肥配比。同时可以实现远程控制和现场直连控制，用户可以根据实际情况来进行选择，极大地提高了该系统的实际使用能力。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种双模双控水肥一体化配比控制系统，其特征在于：包括控制模块、信息采集模块、执行模块、通讯模块、控制方式切换开关以及控制终端，
所述信息采集模块、所述控制方式切换开关、所述执行模块以及通讯模块均与所述控制模块相连接，所述信息采集模块包括第一数据采集子模块和第二数据采集子模块，所述第一数据采集子模块包括用于监测系统出水口营养液电导率和酸碱度的电导率传感器和酸碱度传感器，第二数据采集子模块包括用于监测供水管道和施肥管道的水压和水流量的压力传感器和流量传感器；
所述执行模块为电机驱动模块，所述电机驱动模块与施肥泵和供水泵相连接，所述通讯模块与所述控制终端相通讯。
2.根据权利要求1所述的一种双模双控水肥一体化配比控制系统，其特征在于：所述控制终端包括搭载有APP的移动终端和云平台控制终端，移动终端和云平台控制终端均与所述通讯模块相通讯，移动终端和云平台控制终端均用于监控系统运行状态、控制方式的切换以及配比模块的切换。
3.根据权利要求2所述的一种双模双控水肥一体化配比控制系统，其特征在于：所述通讯模块为无线通讯模块，所述无线通讯模块为WIFI通讯模块。
4.一种基于上述权利要求1-3任意一项所述的一种双模双控水肥一体化配比控制系统的控制方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤S1：确定控制方式，控制模块判断控制方式，并根据控制方式设定无线通讯模块的工作模式；
步骤S2：通过移动终端设定控制模式，根据控制模式控制启动水泵和施肥泵。
5.根据权利要求4所述的一种双模双控水肥一体化配比控制方法，其特征在于：通过控制方式开关的状态判定控制方式，且控制方式包括现场控制方式和远程控制方式，
若为现场控制方式将无线通讯模块设定为服务器模式，无线通讯模块与移动终端相通讯，通过移动终端选择控制模式；
若为远程控制方式将无线通讯模块设定为客户端模式，无线通讯模块与云平台控制终端相通讯，用户通过移动终端选择控制模式。
6.根据权利要求5所述的一种双模双控水肥一体化配比控制方法，其特征在于：所述控制模式包括比例控制模式和参数控制模式，
当为比例控制模式时，根据移动终端设定的水肥比例确定施肥泵的转速，启动水泵和施肥泵进行营养液的配比；
当为参数控制模式时，根据移动终端设定的电导率值和酸碱值确定施肥泵的转速，启动水泵和施肥泵进行营养液的配比。
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| CN114185467A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-03-15 | 北京市农林科学院信息技术研究中心 | 一种营养液信息采集方法及装置 |
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